圖像保密通信技術之arnold變換

1、圖像保密通信技術之圖像保密通信技術之ArnoldArnold變換變換一、作業(yè)目的一、作業(yè)目的1利用Matlab實現數字圖像Arnold變換的置亂及恢復。2深入學習通訊保密技術，進一步了解圖像保密通訊技術。3向大家展示實現圖像保密技術的方法和技術。二、作業(yè)介紹二、作業(yè)介紹近年來，隨著網絡帶寬和速度的極大提高，多媒體數據特別是數字圖像的流傳和使用越來越廣。而人們對安全性和隱私的也愈發(fā)關注，圖像加解密技術得到了極快地發(fā)展。在機要、軍事、政府、

2、金融和私人通信中，數字圖像所占的比例越來越大，它所承載的信息的安全成為當前人們關心的焦點。如何確?；诰W絡的圖像視頻信息的安全，是當前信息處理技術領域的亟待解決的難點和研究熱點之。本次作業(yè)主要研究Matlab實現數字圖像Arnold變換的置亂及恢復。置亂技術是一種圖像加密技術，它利用數字圖像具有的數字陣列的特點，攪亂圖像中像素的位置或顏色使之變成一幅雜亂無章的圖像，從而達到無法辨認出原圖像的目的，可用于數字圖像水印的預處理和后處理過程。

3、置亂過程不僅可以在數字圖像的空間域上進行，還可以在其頻率域上進行。常見置亂方法有Arnold變換、幻方變換、Hilbert曲線、Conway游戲、廣義Gray碼變換、仿射變換、正交拉丁方變換等。1置亂技術的特點及優(yōu)點置亂技術的特點及優(yōu)點：置亂技術具有以下特點：置亂技術一般來說具有周期性；置亂變換之后的圖像大小不發(fā)生改變，直方圖不變，只是打亂圖像各像素的次序；置亂技術是可逆變換，水印在提取后需要進行置亂變換的逆變換。對水印進行置亂處理的優(yōu)

4、點：1）采用置亂技術的合法使用者可以自由控制算法的選擇、參數的選擇以及使用隨機數技術，從而使非法使用者難以破譯圖像內容，即可以提高水印信息的安全性。2）置亂技術可以分散錯誤比特的分布提高數字水印的視覺效果從而增強其魯棒性。2ArnoldArnold變換及其變換及其MatlabMatlab實現實現Arnold變換是Arnold在遍歷理論研究中提出的一種變換，俗稱貓臉變換，即“catmapping”。根據所選擇不同的相位空間可分為二維、三維

5、、四維直至N維的Arnold變換。本文針對的研究對象因為是二維圖像故采用的是二維Arnold變換。其定義為：其中，（xy）是原圖像的像素點，（x’y’）是變換后新圖像的像素點，n是圖像階數，即圖像的尺寸大小，一般多為正方形圖像。由于Arnold變換具有周期性，因此可利用其周期性Period來對圖像進行反變換，即在水印嵌入過程中可將水印置亂次數作為密鑰key，再進行水印嵌入，當水印提取出來時，再將其繼續(xù)置亂(Period—key)次即可使

6、其恢復至原圖。這就是利用Arnold的正變換來進行的置亂恢復方案。由于這種方案用到了Arnold周期性，如果置亂次數key較小而周期較大時，就比較浪費時間。這里，我們對二維Arnold的反變換進行了Matlab實現在恢復時只需根據密??11mod12xxNyy???????????????????M2_t(mod(ij2K)1mod(i2j3K)1)=cendendendendifmod(key2)==0M=M1_telseM=M2_t

7、endimwrite(double(M)255strcat(Arnold_num2str(key)_Image)bmp)imshow(M)然后保存為Arnold.m并運行，然后隨便找一個圖片，放在D:MATLAB7wk文件夾里，而后在Matlab窗口的CommWindow里按照格式Arnold(Imagekey)輸入Arnold(001.bmp1)回車，這是1次Arnold變換，可以改變key的值來改變變換次數，如如下圖：原圖原圖：1次